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比鄰星b

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Proxima Centauri b
太陽系外行星 太陽系外行星列表
Artist’s impression of Proxima Centauri b shown hypothetically as an arid rocky super-earth.jpg
比鄰星b與其所屬的南門二三星系統想像圖
母恆星
母恆星 比鄰星
星座 半人馬座
距離4.224 ly (1.295[1] pc)
光譜類型 M6Ve[2]
物理性质
最小质量(m sin i)1.27+0.19
−0.17
[1] M🜨
辐射功率(F)0.65[1] 🜨
温度 (T) 234 K(−39 °C) K
軌道參數
半長軸 (a) 0.05 AU
軌道離心率 (e) <0.35[1]
公轉週期 (P) 11.186 d
發現
發現時間 2016年8月24日
發現者
發現方法 都卜勒光譜學
發現地點 欧洲南方天文台
發表論文 確認
其他名稱
半人馬座α Cb(Alpha Centauri Cb, α Cen C b), Proxima b, GL 551 b, HIP 70890 b
數據庫參考
太陽系外行星
百科全書
data
SIMBADdata

比鄰星bProxima Centauri b比鄰星b[3][4])是一顆太陽系外行星,位於紅矮星比鄰星適居帶[5]。該行星距離地球約4.2光年(1.3秒差距),在天球上位於半人馬座 。比鄰星b是已知距離太陽系最近的系外行星,也是已知距離最近的適居帶內系外行星。該行星是由觀測母恆星光譜譜線週期性移動狀況的徑向速度法發現。根據觀測資料,該天體相對於地球的運動速度大約時速5公里[1]

特徵[编辑]

質量、半徑與表面溫度[编辑]

比鄰星b被認為是類地行星質量下限是1.27 M🜨[1]。實際質量則因為軌道傾角不明而無從得知,但低於3 M🜨 的機率是90%[6]。假設它是由岩石組成並且密度與地球相當的話,它的半徑至少是1.1 R🜨;如密度較低或真實質量大於質量下限,半徑將會更大[7]。比鄰星b的表面溫度估計為234 K(−39 °C)[1]

母恆星[编辑]

比鄰星b的母恆星是比鄰星,属M型紅矮星,質量為0.12 M,半徑為0.14 R[1],表面溫度3042 K[8],年齡48.5億年[9]。相較之下,太陽表面溫度5778 K[10],年齡46億年[11]。比鄰星自轉週期83日 [12],光度大約是0.0015 L[1]。比鄰星的金屬量偏高,在低質量恆星中是不尋常的。並且比鄰星的金屬量指標[Fe/H]比為0.21,是太陽大氣層鐵含量的1.62倍[13][注 1]

比鄰星的視星等,即地球上所见的亮度,為11.13[14]。因此它雖然是距離太陽最近的恆星,仍因為光度極低而無法用肉眼和小雙筒望遠鏡觀測。

比鄰星是耀星,代表它的亮度會因為磁場活動而突發性地大幅上升[15]

軌道[编辑]

比鄰星b的軌道週期11.86日,軌道半長軸約為0.05天文單位,即地球軌道半長軸的5%。相較之下,水星的軌道半長軸為0.39天文單位[1]。比鄰星b從母恆星接收到的輻射量是地球從太陽接收輻射量的65%,但是比鄰星b接受的X射線輻射量是地球的400倍[1]

適居性[编辑]

被認為是類地行星的比鄰星b表面想像圖。

比鄰星b的位置在母恆星比鄰星的適居帶內。如果行星的大氣層條件與組成成分合適,就可以讓行星表面有液態水存在。比鄰星是質量只有太陽約十分之一的紅矮星,因此它的年齡可能達到3至4兆年,是太陽預估壽命極限(100億年)的300到400倍[16]。但目前并不知道比鄰星b有多適居[17]

比鄰星b離母恆星够近,因此可能發生潮汐鎖定[18],即行星的公转周期和自转周期互相同步的现象[19]。如果该行星的軌道離心率為0,则会出现同步自轉,比鄰星b的一面会一直对着母恆星,而另一面则一直处于黑暗之中[20][21],而在这两个极端之间,会有一个名為晨昏圈的適居地区,那里的温度可能在273 K(0 °C)左右,適合液态水的存在。不过目前比鄰星b的軌道離心率并未确定,只是知道它小于0.35,但有可能足以产生像水星那样3:2的軌道共振。欧洲南方天文台预测说,如果这样的话,比鄰星b上的气候环境会更加温和,平均温度接近地球[22]。另外,如果该行星的大气层足够浓厚,面向恆星一面的热量就能传导到背離恆星的一面,行星表面適居的部分就会更大[19]

不過,比鄰星是一顆年輕活躍的紅矮星,其表面活動如閃耀等會令比鄰星b 暴露於比地球高400 倍的X 射線之中、平均磁場亦高達太陽的600 倍左右,有可能破壞比鄰星b 的大氣。不過亦有研究指出類似系統的大氣流失量頗少,而且比鄰星b與比鄰星有潮汐鎖定現象,研究顯示這個潮汐鎖定現象有可能保護大氣免受高磁場破壞。[23]另外如果比鄰星 b 有一個強大的磁場,它的母星的耀斑活動也就不成問題。[24]比鄰星突發性地高能磁場對比鄰星b適居性的影響,還有待更多觀測。

發現[编辑]

HARPS自2016年1月1日起對比鄰星相對於地球接近與遠離的徑向速度觀測三個月的結果。帶有黑色誤差槓英语Error bar的紅點代表每次觀測的資料點,藍色曲線則是資料擬合曲線。徑向速度曲線的振幅和週期則可用來推估行星的質量下限。

英國赫特福德大学的天文學家米科·圖米英语Mikko Tuomi(Mikko Tuomi)從存档中比鄰星的徑項運動資料中首次注意到比鄰星b的蛛丝马迹[25]。為了確認比鄰星旁這顆行星的存在,欧洲南方天文台於2016年1月启动「黯淡紅點」(Pale Red Dot)计划[26]。2016年4月24日,比鄰星b的存在由伦敦玛丽王后大学天文學家古勒姆·安格拉達-伊斯庫德加泰罗尼亚语Guillem Anglada-Escudé(Guillem Anglada-Escude)帶領的欧洲南方天文台團隊確認[9]。這項發現發表於《自然》期刊[1][18]。相關的觀測是由兩組攝譜儀完成,分別是拉西拉天文台ESO 3.6米望遠鏡高精度徑向速度行星搜索器(HARPS)和甚大望远镜的紫外線與可見光階梯光柵攝譜儀(Ultraviolet and Visual Echelle Spectrograph,UVES)[1]。這些資料最早在2013年就顯示比鄰星旁有行星存在[12]。天文學家将母恆星徑向速度峰值與行星軌道週期變化的觀測資料相结合,得以計算行星的質量下限。這項發現統計學上的假陽性機率小于千萬分之一[12]

德國周刊《明镜》於2016年8月12日出版的文章就洩漏了歐洲南天天文台的這項發現,並且相關傳聞迅速傳播[27]。歐洲南天天文台否认其与洩漏有关,并且在同年8月24日正式宣布發現以前對相關訊息一概拒絕提供更進一步訊息與評論[28]

參見[编辑]

注释[编辑]

  1. ^ 比鄰星大氣的鐵含量是氫的100.21倍,即太陽金屬量的1.62倍。

參考文献[编辑]

  1. ^ 1.00 1.01 1.02 1.03 1.04 1.05 1.06 1.07 1.08 1.09 1.10 1.11 1.12 Anglada-Escudé, G.; Amado, P. J.; Barnes, J.; Berdiñas, Z. M.; Butler, R. P.; Coleman, G. A. L.; de la Cueva, I.; Dreizler, S.; Endl, M.; Giesers, B.; Jeffers, S. V.; Jenkins, J. S.; Jones, H. R. A.; Kiraga, M.; Kürster, M.; López-González, M. J.; Marvin, C. J.; Morales, N.; Morin, J.; Nelson, R. P.; Ortiz, J. L.; Ofir, A.; Paardekooper, S.-J.; Reiners, A.; Rodríguez, E.; Rodrίguez-López, C.; Sarmiento, L. F.; Strachan, J. P.; Tsapras, Y.; Tuomi, M.; Zechmeister, M. A terrestrial planet candidate in a temperate orbit around Proxima Centauri (PDF). Nature. 25 August 2016, 536 (7617): 437–440 [2016-08-25]. ISSN 0028-0836. doi:10.1038/nature19106. (原始内容存档 (PDF)于2019-09-05) (英语). 
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  5. ^ Chang, Kenneth. One Star Over, a Planet That Might Be Another Earth. New York Times. 24 August 2016 [24 August 2016]. (原始内容存档于2019-05-03). 
  6. ^ Marchis, Franck. Proxima Centauri b: Have we just found Earth’s cousin right on our doorstep?. The Planetary Society. August 24, 2016 [August 24, 2016]. (原始内容存档于2019-06-07). 
  7. ^ A Potentially Habitable World in Our Nearest Star页面存档备份,存于互联网档案馆). Planetary Habitability Laboratory. August 24, 2016.
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  11. ^ Fraser Cain. How Old is the Sun?. Universe Today. 16 September 2008 [19 February 2011]. (原始内容存档于2010-08-18). 
  12. ^ 12.0 12.1 12.2 Proxima b is our neighbor… better get used to it!. Pale Red Dot. 24 August 2016 [24 August 2016]. (原始内容存档于2019-03-31). 
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  19. ^ 19.0 19.1 Singal, Ashok K. Life on a tidally-locked planet. Planex Newsletter, Vol. , Issue , 8 (01). 2014, 4 (2). arXiv:1405.1025可免费查阅. 
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  24. ^ Anglada-Escudé G, Amado PJ, Barnes J, Berdiñas ZM, Butler RP, Coleman GA, de la Cueva I, Dreizler S, Endl M, Giesers B, Jeffers SV, Jenkins JS, Jones HR, Kiraga M, Kürster M, López-González MJ, Marvin CJ, Morales N, Morin J, Nelson RP, Ortiz JL, Ofir A, Paardekooper S, Reiners A, Rodríguez E, Rodriguez-López C, Sarmiento LF, Strachan JP, Tsapras Y, Tuomi M, Zechmeister M. A terrestrial planet candidate in a temperate orbit around Proxima Centauri (PDF). Nature. 25 August 2016, 536 (7617): 437–440 [2016-08-25]. Bibcode:2016Natur.536..437A. ISSN 0028-0836. PMID 27558064. arXiv:1609.03449可免费查阅. doi:10.1038/nature19106. (原始内容存档 (PDF)于2019-09-05) (英语). 
  25. ^ Aron, Jacob. 24 August 2016. Proxima b: Closest Earth-like planet discovered right next door页面存档备份,存于互联网档案馆). New Scientist. Retrieved 24 August 2016.
  26. ^ Follow a Live Planet Hunt!. European Southern Observatory. 15 January 2016 [24 August 2016]. (原始内容存档于2019-06-09). 
  27. ^ Scientists to unveil new Earth-like planet: report. Phys.org. Omicron Technology. 12 August 2016 [25 August 2016]. (原始内容存档于2016-08-26). 
  28. ^ Earth-Like Planet Around Proxima Centauri Discovered. Universe Today. 17 August 2016 [24 August 2016]. (原始内容存档于2016-08-26). 

外部連結[编辑]

天球赤道座標星圖 14h 29m 42.9487s,−62° 40′ 46.141″